Вiчний двигун. Perpetuum mobile

Сучасне життя людини неможливе без використання найрiзноманiтнiших
машин, що полегшують його життя. За допомогою машин людина
обробляє землю, добуває нафту, руду, iншi кориснi копалини,
пересувається й т.д. Основною властивiстю машин є ïхня
здатнiсть робити роботу
У всiх механiзмах i машинах перш нiж зробити роботу енергiя переходить
iз одного виду в iншiй. Не можна одержати енергiï одного виду
бiльше чим iншого при будь-яких перетвореннях енергiï, тому що це
суперечить закону збереження енергiï. У зв'язку iз цим не можна
створити вiчний двигун, тобто такий двигун у якому в результатi
перетворення енергiï одного виду ïï виходить бiльше, нiж
було
Закон збереження й перетворення енергiï є основним у
сучасному природознавствi. Енергiя, що є мiрою руху матерiï,
має наступнi вiдмiтнi рiзновиди : механiчна, електрична, теплова,
магнiтна, атомна й iн. Кожна з них може перетворюватися друг у друга,
причому в зовсiм певних спiввiдношеннях, i при цьому кiлькiсть
енергiï залишається незмiнним. Загальна кiлькiсть
енергiï замкнутоï матерiальноï системи є величина
постiйна, змiнюються тiльки рiзнi види цiєï енергiï,
випробовуючи взаємнi перетворення
Закон збереження енергiï був сформульований ще в 1748 роцi М. В.
Ломоносовим, що писав : …так, коли де убуде трохи матерiï, то
помножиться в iншому мiсцi; …Цей загальний природний закон
простирається й у самi правила руху, тому що тiло, що рухає
своею силою iнше, стiльки ж ония в себе втрачає, скiльки
повiдомляє iншому, котре вiд нього рух одержує.
Багато винахiдникiв намагалися побудувати машину — вiчний двигун,
здатну робити корисну роботу без яких-небудь змiн усерединi машини. Всi
цi спроби закiнчувалися невдачею
Вiчний двигун (лат. perpetuum mobile) — уявлюваний, але
нездiйсненний двигун, що пiсля пуску його в хiд робить роботу необмежено
довгий час. Кожна машина, що дiє без припливу енергiï ззовнi,
пiсля закiнчення деякого промiжку часу повнiстю витратить имевшийся в
нiй запас енергiï на подолання сил опору й повинна зупинитися, тому
що продовження роботи означало б одержання енергiï з нiчого
От як писав про значення для людства вiчного двигуна чудовий французький
iнженер Сади Карно : Загальне й фiлософське поняття perpetuum mobile
мiстить у собi не тiльки подання про рух, що пiсля першого поштовху
триває вiчно, але дiя приладу або яких-небудь зборiв таких,
здатного розвивати в необмеженiй кiлькостi рушiйну силу, здатноï
виводити послiдовно зi спокою всi тiла природи, якби вони в ньому
перебували, порушувати в них принцип iнерцiï, здатного, нарештi,
черпати iз самого себе необхiднi сили, щоб надати руху всьому Всесвiту,
пiдтримувати й безперервно прискорювати ïï рух. Таке було б
дiйсно створення рушiйноï сили. Якби це було можливо, то стало б
марним шукати рушiйну силу в потоках води й повiтря, у горючому
матерiалi, ми мали б нескiнченне джерело, з якого могли б нескiнченно
черпати.
Iдея вiчного руху була дуже популярна в середнi столiття. Володiння
таким секретом такого двигуна здавалося бiльше привабливим, чим навiть
мистецтво робити золото з недорогоцiнних металiв. Велика кiлькiсть людей
займалося цiєю нерозв'язною проблемою. Серед них були навiть люди
з непоганим по тимi часам утворенням. Вiдомо, що безлiч праць Ньютона
мiстять конструкцiï вiчного двигуна. У записах Леонардо да Вiнчi
теж були знайденi кiлька начеркiв perpetuum mobile. Найбiльше що часто
зустрiчається модель вiчного двигуна, що дотепер
вiдроджується в рiзних варiацiях завдяки горi-винахiдникам,
заснована на застосуваннi колеса з неврiвноваженими вантажами
До краïв колеса прикрiпленi вiдкиднi палички з вантажами на кiнцях.
При всякому положеннi колеса вантажi на правiй сторонi будуть вiдкинутi
далi вiд центра, нiж на лiвiй; ця половина, отже, повинна перетягати
лiву й тим самим змушувати колесо обертатися. Виходить, колесо буде
обертатися вiчно, принаймнi доти, поки не перетреться вiсь. Так думав
невiдомий винахiдник. Але цього не буде вiдбуватися, i от чому : хоча
вантажi на правiй сторонi завжди далi вiд центра, але неминуче таке
положення, коли число цих вантажiв менше, нiж на лiвiй. Тодi система
врiвноважується, отже, колесо не буде обертатися, а, зробивши
кiлька хитань, зупиниться
Деякi винахiдники вiчних двигунiв були просто шахраями, що спритно
надували легковiрну публiку. Одним з найбiльш видатних винахiдникiв був
якийсь доктор Орфиреус (теперiшнє прiзвище — Бесслер).
Перепробувавши безлiч занять, вона прийшов до винаходу вiчного двигуна.
Основним елементом його двигуна було велике колесо, що нiбито не тiльки
оберталося саме собою, але й пiднiмало при цьому важкий вантаж на значну
висоту. Цей доктор мав безлiч високопоставлених заступникiв, таких як
польський король Август II, ландграф Гессен-Кассельский. Останнiй надав
винахiдниковi свiй замок i всiляко випробовував машину. Цим двигуном
зацiкавився й Петро I, що подумував про його придбання. Однак Орфиреус
погоджувався продавати машину не менш чим за 100000 рублiв, iз чого
треба, що вiн одержував досить не маленький дохiд вiд ïï. Вiн
був, мабуть, самим щасливим авантюристом, тому що безбiдно прожив до
старостi, одержуючи чималий дохiд вiд показу машини. Однак його вiчний
двигун виявився далеко не вiчним — його пускали в хiд брат i
служниця, смикаючи за мистецьки захований шнурок
Iншим прикладом вiчного двигуна може служити наступна машина. Масло або
вода, налите в посудину, пiднiмається ґнотами спочатку у
верхню посудину, а звiдти iншими ґнотами — ще вище; верхня
посудина має жолоб для стоку масла, що падає на лопатки
гвинта, приводячи його в обертання. Стекшее долiлиць масло знову
пiднiмається по ґнотах до верхньоï посудини. Таким
чином, струмiнь масла, що стiкає по жолобку на колесо, нi на
секунду не переривається, i колесо вiчно повинне перебувати в
русi… Але тут криється помилка : чому винахiдник
думає, що масло повинне стiкати долiлиць iз верхньоï,
загнутоï частини ґнота ? Капiлярне притягання, переборовши
силу ваги, пiдняло рiдину нагору по ґнотi; але адже та ж причина
втримує рiдину в порах намоклого ґнота, не даючи ïй
капати з його. Якщо допустити, що у верхню посудину мнимоï вертушки
вiд дiï капiлярних сил може просочитися рiдина, то треба буде
визнати, що тi ж ґноти можуть перенести ïï назад у
нижнiй за допомогою тих же сил
Цей проект нагадує iнший, винайдений ще в 1575 роцi iталiйським
механiком Страдою Старшим, i потiм повторювався в численних варiацiях.
Архимедов гвинт, обертаючись, пiднiмає воду у верхнiй бак, звiдки
вона випливає з лотка струменем, що вдаряє в лопатки
водяного колеса. Водяне колесо обертає точильний камiнь i
одночасно рухає … той самий Архимедов гвинт, що
пiднiмає воду у верхнiй бак. Гвинт повертає колесо, а колесо
— гвинт!..
В iсторiï винаходiв вiчного двигуна магнiт зiграв не останню роль.
От приклад такого двигуна, описаного в XVII столiттi єпископом
Джоном Вилкенсоном.
Сильний магнiт мiститься на колонку. До неï притуленi два похилих
жолоби, один пiд iншим, причому верхнiй має невеликий отвiр у
верхнiй частинi, а нижнiй зiгнуть. Якщо на верхнiй жолоб покласти
невелику залiзну кульку, то внаслiдок притягання магнiтом вiн покотиться
нагору, однак, дiйшовши до отвору, вiн провалиться в нижнiй жолоб ,
скотиться по ньому, пiднiметься по кiнцевому закругленню й знову
потрапить на верхнiй жолоб. Таким чином, кулька буде бiгати безупинно,
здiйснюючи тим самим вiчний рух
Тут вiдразу видна вся абсурднiсть цього винаходу. Чому кулька буде
скачуватися долiлиць ? Вiн скачувався б, якби був тiльки пiд дiєю
сили ваги. Але на нього дiє магнiт, що гальмує його спуск, i
отже, кулька не буде мати досить енергiï для того, щоб пiднятися по
закругленню й почати цикл спочатку.
Бiльшу популярнiсть одержала у винахiдникiв вiчного двигуна iдея
з'єднання динамо-машини з електромотором. Всi подiбнi проекти
зводяться до наступного треба шкiви динамо-машини й електромотора
з'єднати ременем, а проведення вiд динамо-машини пiдвести до
електромотора. Пiсля первiсного iмпульсу машини почнуть виробляти
енергiю, i це буде тривати нескiнченно. Тут усе зводиться до того, що
якби не було тертя, вони б дiйсно оберталися вiчно. Але дивно, що
винахiдникам не спадає на думку iнший проект —
з'єднати два шкiви ременем i дати поштовх. Перший шкiв,
обертаючись, буде рухати другий, а другий, у свою чергу, повiдомляти
енергiю на рух першому
Порiвняно мало вживало спроб створення вiчних двигунiв другого роду. Для
роботи звичайного теплового двигуна необхiдно мати нагрiвач i
холодильник. Дуже привабливоï здається завдання створення
тепловоï машини, що могла б робити механiчну роботу з використанням
нагрiвача
Можна пiдрахувати, що при охолодженнi свiтового океану тiльки на один
градус можна одержати енергiю, достатню для забезпечення всiх потреб
людства при сучасному рiвнi ïï споживання на 14000 лет
Можливiсть створення такоï машини, називаноï вiчним двигуном
другого роду, не суперечить першому закону термодинамiки. Однак всi
вiдомi на сьогоднi результати досвiдiв свiдчать про те, що створення
вiчного двигуна другого роду, є настiльки ж нерозв'язним
завданням, як i виготовлення вiчного двигуна першого роду. Цей
досвiдчений факт прийнятий у термодинамiку в якостi другого основного
постулату — другого закону термодинамiки
Теплопередача мимовiльно вiдбувається тiльки в одному напрямку
— вiд гарячого тiла до холодного. Виходить, щоб енергiя теплового
руху молекул води свiтового океану перетворилася в механiчну енергiю,
необхiдно мати робоче тiло, температура якого нижче температури води
вокеане. Iз цього треба, що нездiйсненно термодинамiчний процес, у
результатi якого вiдбувалася б передача тепла вiд одного тiла до iншого,
бiльше гарячому, без яких-небудь iнших змiн у природi. Iнакше кажучи,
неможливо побудувати перiодично дiючу машину, що безупинно перетворювала
б теплоту в роботу тiльки за рахунок охолодження одного тiла, без того
щоб у навколишнiх тiлах не вiдбулося одночасно яких-небудь змiн
Фiзичний змiст другого закону термодинамiки полягає в тiм, що
енергiя теплового руху молекул речовини в одному вiдношеннi якiсно
вiдрiзняється вiд всiх iнших видiв енергiï —
механiчноï, електричноï, хiмiчноï, ядерноï й т.д. Ця
вiдмiннiсть полягає в тiм, що енергiя будь-якого виду, крiм
енергiï теплового руху молекул, може повнiстю перетворитися в будь-
який вид енергiï, у тому числi в енергiю теплового руху. Енергiя ж
теплового руху молекул може випробувати перетворення в будь-який iнший
вид енергiï лише частково. У результатi цього будь-який фiзичний
процес у якому вiдбувається перетворення якого-небудь виду
енергiï в енергiю теплового руху молекул, є необоротним
процесом, тобто вiн не може бути здiйснений повнiстю у зворотному
напрямку
Перпетуум мобиле — вiчний двигун — романтична мрiя
подвижникiв, питавшихся дати людству безмежну владу над природою,
жаданий джерело збагачення для шарлатанiв i авантюристiв; сотнi, тисячi
прожектiв, так нiколи не здiйснених; хитромудрi механiзми, якi,
здавалося, от-от повиннi були заробити, але чомусь залишалися в
нерухомостi; розбитi долi фанатикiв, обманутi надiï
меценатiв… Але через що все це вiдбувалося ? Через незнання
елементарних фiзичних законiв, через бажання з нiчого одержати все.
Дотепер у патентнi бюро надходять заявки iз пристроями, якi по сутi
є вiчними двигунами. Видимо, у самiй iдеï вiчного двигуна
криється якась таємниця, щось, що змушує людей шукати
й шукати його секрет. Але, видно так улаштована людина…
Лiтература

• Ихак-Рубинер Ф. Вiчний двигун. М., 1922.
• Кабардин О. Ф. Фiзика : Довiдковi матерiали. М., 1991.
• Короткий Полiтехнiчний Словник. М., 1956.
• Орд-Хьюм А. Вiчний рух. М., 1980.
• Перельман Я. И. Цiкава фiзика. М., 1991.